JP6925900B2

JP6925900B2 - 切断加工方法

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Publication number: JP6925900B2
Application number: JP2017140871A
Authority: JP
Inventors: 真鍋　俊樹; 俊樹真鍋; 武彦妹尾; 泉　浩一; 浩一泉; 正荘所; 孝文荻原; 剛志坂本
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK; Iwatani Corp
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK; Iwatani Corp
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2037-07-20
Also published as: WO2019017367A1; US20200365460A1; DE112018003719B4; TW201921468A; DE112018003719T5; TWI760531B; SG11202000308TA; KR20200029541A; JP2019021834A; CN110998798A; DE112018003719B8; US11380586B2

Description

本発明は、切断加工方法に関し、特に、板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するための切断加工方法に関するものである。

従来、板状の加工対象物に集光点を合わせてレーザ光が照射されることにより改質領域が形成された後に、改質領域にエッチング処理が施される加工方法が知られている。この加工方法は、例えば、特開２００４−３５９４７５号公報（特許文献１）に記載されている。この公報に記載された加工方法では、改質領域に施されるエッチング処理として、ウェットエッチング処理が用いられている。

特開２００４−３５９４７５号公報

上記公報に記載された加工方法を用いて半導体基板などの加工対象物を切断する切断加工方法が考えられる。加工対象物としての半導体基板から形成されるチップのサイズが小さい場合、ウェットエッチング処理よりも微細加工が可能なドライエッチング処理が好適である。改質領域に施されるエッチング処理として、一般的なドライエッチング処理が用いられた場合、切断予定ラインに沿って形成される溝の幅が狭くなるため、溝にエッチングガスが入り込みにくい。したがって、溝を形成する速度が小さいという問題がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、切断予定ラインに沿って溝を形成する速度を大きくすることができる切断加工方法を提供することである。

本発明の切断加工方法は、板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するためのものである。切断加工方法は、加工対象物に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物に改質領域を形成する工程と、加工対象物に改質領域を形成した後に、切断予定ラインに沿って加工対象物に溝を形成する工程とを備えている。溝を形成する工程では、加工対象物の表面から裏面に向かって第１のドライエッチング処理が施される。第１のドライエッチング処理の後に、加工対象物が第１のドライエッチング処理時よりも減圧の雰囲気下に置かれる第１の減圧処理が施される。第１の減圧処理の後に、加工対象物の表面から裏面に向かって第２のドライエッチング処理が施される。

本発明の切断加工方法によれば、切断予定ラインに沿って溝を形成する速度を大きくすることができる。

本発明の実施の形態に係る切断加工方法における加工対象物の概略平面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。本発明の実施の形態に係る切断加工方法における改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。本発明の実施の形態に係る切断加工方法における改質領域の形成の対象となる加工対象物の概略平面図である。図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。本発明の実施の形態に係る切断加工方法におけるレーザ加工後の加工対象物の概略平面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。本発明の実施の形態に係る切断加工方法における改質領域が形成された後の加工対象物の概略平面図である。図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。本発明の実施の形態に係る切断加工方法における溝の形成に用いられるエッチング処理装置の概略構成図である。本発明の実施の形態に係る切断加工方法における溝が形成された後の加工対象物の概略平面図である。図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面図である。図１０の領域Ａの拡大断面図である。図１０の領域Ａに施される第１のドライエッチング処理を説明するための拡大断面図である。図１０の領域Ａに施される第１の減圧処理を説明するための拡大断面図である。図１０の領域Ａに施される第２のドライエッチング処理を説明するための拡大断面図である。図１０の領域Ａに施される第２の減圧処理を説明するための拡大断面図である。図１０の領域Ａに施される第３のドライエッチング処理を説明するための拡大断面図である。分割後の加工対象物の概略平面図である。図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う断面図である。本発明の実施の形態に係る切断加工方法を説明するためのフローチャートである。本発明の実施の形態に係る切断加工方法におけるレーザ加工後の加工対象物におけるＴＥＧ形成領域の概略断面図である。図２３のＴＥＧ形成領域に施される第１のドライエッチング処理を説明するための拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る切断加工方法について図を参照して説明する。なお、特に説明しない限り、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

図１および図２を参照して、本発明の実施の形態に係る切断加工方法の加工対象物１が準備される。図１および図２に示されるように、加工対象物１は、例えば、半導体基板である。以下、加工対象物１が半導体基板の場合について説明する。

加工対象物１としての半導体基板は略円板状に構成されている。加工対象物（半導体基板）１の外周にはオリエンテーションフラット２が設けられている。加工対象物（半導体基板）１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）ウェハ等である。

加工対象物（半導体基板）１の表面３に複数の機能素子（図示せず）が設けられている。つまり、加工対象物（半導体基板）１は、基板本体と、基板本体の表面に配置された複数の機能素子とを含んでいる。機能素子は、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、或いは回路として形成された回路素子等である。機能素子は、半導体基板のオリエンテーションフラット２に平行な方向及び垂直な方向にマトリックス状に複数設けられている。

続いて、図３〜図１０を参照して、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における改質領域の形成について説明する。まず、改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置１００について説明する。

図３に示されるように、レーザ加工装置１００は、レーザ光（加工用レーザ光）Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物（半導体基板）１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５とを備えている。

このレーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物（半導体基板）１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物（半導体基板）１がレーザ光Ｌに対して切断予定ラインに沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿って、切断の起点となる改質領域が加工対象物（半導体基板）１に形成されることとなる。以下、この改質領域について詳細に説明する。

図４に示されるように、板状の加工対象物（半導体基板）１には、加工対象物（半導体基板）１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図５に示されるように、加工対象物（半導体基板）１の内部に集光点Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図４の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図６〜図８に示されるように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物（半導体基板）１の内部に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。

なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。また、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。

改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。

再び、図３を参照して、加工対象物（半導体基板）１がレーザ加工装置１００の支持台１０７上に固定される。そして、加工対象物（半導体基板）１の表面３をレーザ光入射面として加工対象物（半導体基板）１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌが照射され、支持台１０７の移動によって、隣り合う機能素子間を通るように格子状に設定された切断予定ライン５に沿って集光点Ｐがスキャンされる。また、切断予定ライン５上において、加工対象物（半導体基板）１の厚み方向に沿って集光点Ｐがスキャンされる。

これにより、図９に示されるように、加工対象物（半導体基板）１に改質領域７が格子状に形成される。また、図１０に示されるように加工対象物（半導体基板）１の内部において、加工対象物（半導体基板）１の表面３側から裏面４側に向かって改質領域７が形成される。つまり、加工対象物（半導体基板）１の厚み方向に改質領域７が形成される。

加工対象物（半導体基板）１の表面側の改質領域７の形成状態と、裏面側の改質領域７の形成状態とが略同一となるように改質領域７が形成されてもよい。この場合、加工対象物（半導体基板）１の厚み方向において、加工対象物（半導体基板）１の中央から表面３までの改質領域７の形成状態と、当該中央から裏面４までの改質領域７の形成状態とが略同一となっている。つまり、改質領域７は、加工対象物（半導体基板）１の厚み方向において、当該中央に対して対称に形成されている。

続いて、図１１〜図１９を参照して、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における溝９の形成について説明する。まず、溝９の形成に用いられるエッチング処理装置２００について説明する。

図１１に示されるように、エッチング処理装置２００は、チャンバー２０１と、ステージ２０２と、圧力計２０３と、温度計２０４と、弁２０５と、真空ポンプ２０６と、弁２０７と、弁２０８と、流量コントローラー２０９と、第１のガス供給装置２１０と、弁２１１と、流量コントローラー２１２と、第２のガス供給装置２１３とを備えている。

エッチング処理装置２００において、チャンバー２０１は、改質領域７が形成された加工対象物（半導体基板）１を収容するように構成されている。チャンバー２０１内に配置されたステージ２０２に加工対象物（半導体基板）１が載置される。ステージ２０２は温度を調整可能に構成されている。ステージ２０２に加工対象物（半導体基板）１が載置された状態でステージ２０２が加熱されることにより、加工対象物（半導体基板）１はステージ２０２と温度が等しくなるように加熱される。

チャンバー２０１には、チャンバー２０１内の圧力を測定するための圧力計２０３が接続されている。ステージ２０２にはステージ２０２の温度に基づいて加工対象物１の温度を測定するための温度計２０４が接続されている。温度計２０４は、ステージ２０２に接続されており、ステージ２０２の温度を測定することによりステージ２０２と同じ温度に加熱された加工対象物（半導体基板）１の温度を測定する。チャンバー２０１には、弁２０５を介して真空ポンプ２０６が配管により接続されている。真空ポンプ２０６は、例えばターボ分子ポンプ、メカニカルブースターポンプなどである。

チャンバー２０１には、弁２０７、弁２０８、流量コントローラー２０９を介して第１のガス供給装置２１０が配管により接続されている。第１のガス供給装置２１０は、第１のエッチングガスを供給可能に構成されている。また、チャンバー２０１には、弁２０７、弁２１１、流量コントローラー２１２を介して第２のガス供給装置２１３が配管により接続されている。第２のガス供給装置２１３は第２のエッチングガスを供給可能に構成されている。第２のエッチングガスは、第１のエッチングガスと同じエッチングガスであってもよく、違うエッチングガスであってもよい。弁２０５、弁２０７、弁２０８、弁２１１は、例えば電子調整弁などである。流量コントローラー２０９、２１２は、例えばマスフローメータなどである。

なお、図１１では、エッチング処理装置２００は、第１のガス供給装置２１０の他に第２のガス供給装置２１３を備えているが、第１のガス供給装置２１０のみを備えていてもよい。つまり、エッチング処理装置２００は、１つのガス供給装置のみを備えていてもよい。また、エッチング処理装置２００は、３つ以上のガス供給装置を備えていてもよい。

図１２および図１３に示されるように、エッチング処理装置２００において、加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に向かってのドライエッチング処理が施される。ドライエッチング処理は、例えば、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、八フッ化シクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）及び酸素（Ｏ_２）の混合ガスを用いた異方性のドライエッチング処理である。これにより、加工対象物（半導体基板）１の表面３がエッチングされる。このとき、加工対象物（半導体基板）１においては、例えば単結晶シリコンである非改質領域のエッチングレートよりも、例えば多結晶シリコンである改質領域７のエッチングレートのほうが高いため、切断予定ライン５に沿って加工対象物（半導体基板）１の表面３に溝９が形成される。なお、ドライエッチング処理は、機能素子上に例えばフォトレジストが形成された状態で施されてもよい。このフォトレジストはドライエッチング処理の終了時に除去される。

また、加工対象物（半導体基板）１がドライエッチング処理時よりも減圧の雰囲気下に置かれる減圧処理が施される。減圧処理では、真空ポンプ２０６が稼働することによりチャンバー２０１内が真空にされる。つまり、減圧処理では、チャンバー２０１内が真空引きされる。ドライエッチング処理による反応済み滞在反応副成物が真空ポンプ２０６を介して配管を通じて排出される。

さらに、図１４〜図１９を参照して、溝９の形成について詳しく説明する。図１４〜図１９は、図１０および図１３における一点鎖線で囲まれた領域Ａに対応している。

図１４に示されるように、加工対象物（半導体基板）１に改質領域７が形成された後に、図４に示される切断予定ライン５に沿って加工対象物（半導体基板）１に溝９が形成される。図１５に示されるように、加工対象物（半導体基板）１に対し、加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に向かって第１のドライエッチング処理が施される。第１のドライエッチング処理によって、加工対象物（半導体基板）１の表面３がエッチングされる。さらに、加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に向かって改質領域７の途中まで溝９が形成される。

図１６に示されるように、第１のドライエッチング処理の後に、第１の減圧処理が施される。第１の減圧処理では、加工対象物（半導体基板）１が第１のドライエッチング処理時よりも減圧の雰囲気下に置かれる。これにより、図１１に示されるチャンバー２０１内から第１のドライエッチング処理時の反応済み滞在反応副生成物が除去される。このため、第１のドライエッチング処理により形成された溝９内に残留した反応済み滞在反応副生成物が溝９内から除去される。

図１７に示されるように、第１の減圧処理の後に、加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に向かって第２のドライエッチング処理が施される。第２のドライエッチング処理によって、加工対象物（半導体基板）１の表面３がエッチングされる。さらに、加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に向かって改質領域７の最後まで溝９が形成される。なお、第２のドライエッチング処理では、第１のドライエッチング処理よりもエッチング処理の時間を長くしてもよい。また、第２のドライエッチング処理では、第１のドライエッチング処理よりもエッチング処理の圧力を高くしてもよい。これらにより、第１のドライエッチング処理により形成された溝にエッチングガスを十分に入れることができる。

図１８に示されるように、第２のドライエッチング処理の後に、第２の減圧処理が施される。第２の減圧処理では、加工対象物１が第２のドライエッチング処理時よりも減圧の雰囲気下に置かれる。これにより、第２のドライエッチング処理時の反応済み滞在反応副成物が除去される。

図１９に示されるように、第２の減圧処理の後に、加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に向かって第３のドライエッチング処理が施される。第３のドライエッチング処理によって、加工対象物（半導体基板）１の表面３がエッチングされる。さらに、溝９が加工対象物１の表面３から裏面４に至るように形成される。このようにして、改質領域７に沿って加工対象物（半導体基板）１は切断される。なお、第２のドライエッチング処理により加工対象物（半導体基板）１の表面３から裏面４に至るように溝９が形成されてもよい。また、図１２および図１３では、切断された加工対象物（半導体基板）１からなる各チップ間距離が略ゼロとなる状態が示されている。

次に、図２０および図２１を参照して、切断された加工対象物（半導体基板）１は各チップに分割される。つまり、各チップ間距離が広げられる。図２０および図２１では、各チップ間距離が一定以上に保たれた状態が示されている。なお、各チップ間距離は次の工程に適した距離であればよい。

また、上記においては、第１〜第３のドライエッチング処理にわたって３回のドライエッチング処理が施され、第１〜第２の減圧処理にわたって２回の減圧処理が施された場合について説明したが、本発明の実施の形態に係る切断加工方法においては、これらの回数に限定されない。ドライエッチング処理の回数は複数（２回以上）であればよく、減圧処理の回数は単数（１回）および複数（２回以上）のいずれかであればよい。

図２２を参照して、４回以上のドライエッチング処理が施され、３回以上の減圧処理が施される場合として、ｎ回のドライエッチング処理が施され、ｎ−１回の減圧処理が施される場合について説明する。ここでのｎは４以上の整数を意味している。

まず、改質領域を形成する工程が行われる（ステップＳ１）。改質領域が形成された後に溝を形成する工程が行われる（ステップＳ２）。溝を形成する工程においては、第１のドライエッチング処理（ステップＳ２１）、第１の減圧処理（ステップＳ２２）、第２のドライエッチング処理（ステップＳ２３）、第２の減圧処理（Ｓ２４）、第３のドライエッチング処理（ステップＳ２５）が順次施される。その後、第ｎ−２の減圧処理（ステップＳ２６）、第ｎ−１のドライエッチング処理（ステップＳ２７）、第ｎ−１の減圧処理（ステップＳ２８）、第ｎのドライエッチング処理（ステップＳ２９）が順次施される。各減圧処理においては各減圧処理の直前のドライエッチング処理よりも減圧の雰囲気下に加工対象物が置かれる。加工対象物の表面から裏面に至るまで溝が形成されると、加工対象物は切断される（ステップＳ３０）。

次に、本発明の実施の形態に係る切断加工方法におけるドライエッチング処理に用いられるエッチングガスについて詳細に説明する。

第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理のそれぞれにハロゲン系エッチングガスが用いられてもよい。また、第１〜第ｎのドライエッチング処理のそれぞれにハロゲン系エッチングガスが用いられてもよい。ハロゲン系エッチングガスは、それぞれ三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、フッ素（Ｆ_２）、塩素（Ｃｌ_２）、臭化水素（ＨＢｒ）、四フッ化炭素（ＣＦ_４）、八フッ化シクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）、三フッ化メタン（ＣＨＦ_３）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）の少なくともいずれかを含んでいてもよい。つまり、ハロゲン系エッチングガスは、これらの材料を用いた単独ガスおよび混合ガスのいずれでもよい。ハロゲン系エッチングガスは、例えば、八フッ化シクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）、酸素（Ｏ_２）の混合ガスであってもよい。

次に、本発明の実施の形態に係る切断加工方法の作用効果について説明する。
本発明の実施の形態に係る切断加工方法によれば、加工対象物（半導体基板）１に改質領域７が形成された後に、切断予定ライン５に沿って加工対象物（半導体基板）１に溝９が形成される。溝９を形成する工程では、非改質領域のエッチングレートよりも改質領域７のエッチングレートのほうが高いことを利用して、第１のドライエッチング処理が施されることにより、切断予定ライン５に沿って加工対象物（半導体基板）１に溝９が形成される。第１のドライエッチング処理の後に、第１の減圧処理が施されることにより、反応済み滞在反応副生成物が排出される。第１の減圧処理の後に、第２のドライエッチング処理が施されることにより、第１のドライエッチング処理で形成された溝９にエッチングガスが入り込みやすくなる。これにより、第２のドライエッチング処理のエッチング速度を向上させることができる。

すなわち、改質領域７が形成された後に一般的なドライエッチング処理が施された場合には、チャンバー内の圧力が一定に維持されるため、反応済み滞在反応副生成物によりエッチング速度が低下する。これに対して、本発明の実施の形態に係る切断加工方法においては、第１のドライエッチング処理が施されることにより生成された反応済み滞在反応副生成物が第１の減圧処理が施されることにより溝９およびチャンバー２０１内から排出された後に第２のドライエッチング処理が施されるため第１のドライエッチング処理で形成された溝９にエッチングガスが入り込みやすくなるため、一般的なドライエッチング処理が施された場合よりもエッチング速度を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る切断加工方法によれば、溝９を形成する工程では、溝９が加工対象物１の表面から裏面に至るように形成されることにより、切断予定ライン５に沿って加工対象物１が切断されてもよい。エッチング速度を向上させることができるため、加工対象物１を速やかに切断することができる。

本発明の実施の形態に係る切断加工方法によれば、溝９を形成する工程では、第２のドライエッチング処理の後に、第２の減圧処理が施されることにより、反応済み滞在反応副生成物が排出される。第２の減圧処理の後に、第３のドライエッチング処理が施されることにより、第２のドライエッチング処理で形成された溝９にエッチングガスが入り込みやすくなる。また、ドライエッチング処理、減圧処理、ドライエッチング処理のサイクルを複数回にわたって実施することにより溝９を形成することができる。したがって、エッチング速度をさらに向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る切断加工方法によれば、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理のそれぞれにハロゲン系エッチングガスを用いることができる。

本発明の実施の形態に係る切断加工方法によれば、ハロゲン系エッチングガスとして、それぞれ三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、フッ素（Ｆ_２）、塩素（Ｃｌ_２）、臭化水素（ＨＢｒ）、四フッ化炭素（ＣＦ_４）、八フッ化シクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）、三フッ化メタン（ＣＨＦ_３）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）の少なくともいずれかを用いることができる。

本発明の実施の形態に係る切断加工方法によれば、加工対象物１に改質領域７を形成する工程では、表面側の改質領域７の形成状態と、裏面側の改質領域７の形成状態とが略同一となるように改質領域７が形成されてもよい。これにより、加工対象物１の表面側および裏面側から改質領域７を均等にエッチングすることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における各種変形例について説明する。まず、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第１の変形例について説明する。第１の変形例として、図２３および図２４を参照して、加工対象物（半導体基板）１の切断予定ライン上にＴＥＧ（Test Element Group）１０が形成される場合がある。この場合には、ＴＥＧ１０の材料として、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかが用いられることがある。つまり、この場合には、加工対象物（半導体基板）１は、基板本体、機能素子（図示せず）およびＴＥＧ１０を含んでいる。

したがって、加工対象物１の材料は、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかを含んでいる場合がある。この場合、溝９を形成する工程では、ハロゲン系エッチングガスとしてプラズマレスの三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガスが用いられ、１０Ｐａ以上９０ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および材料の各フッ化物の沸点以上２００℃未満の温度で、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。再び図１１を参照して、この圧力はチャンバー２０１内の圧力である。この温度は加工対象物１の温度である。

圧力が１０Ｐａ未満の場合にはエッチングの反応速度が遅くなることによりエッチング速度が遅くなるため、圧力は１０Ｐａ以上とされる。また、真空ポンプ２０６を用いて圧力を１０Ｐａ未満にするには時間がかかるため、圧力は１０Ｐａ以上とされる。また、圧力が１０Ｐａ未満とされても溝９から排出される反応済み滞在反応副生成物の量は圧力が１０Ｐａとされた場合と略変化しないため、圧力は１０Ｐａ以上とされる。また、ターボ分子ポンプではなくメカニカルブースターポンプを用いて圧力を１０Ｐａにすることができるため、圧力は１０Ｐａ以上とされる。また、真空装置では圧力を９０ｋＰａよりも上げることは困難であるため、圧力は９０ｋＰａ以下とされる。プラズマレスの三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガスでは、１０Ｐａ以上９０ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力の範囲にわたってエッチングすることができる。このため、圧力の範囲は１０Ｐａ以上９０ｋＰａ（ａｂｓ）以下とされる。三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガスは、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）をエッチングすることができる。このため、加工対象物１の材料として珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）が用いられる。加工対象物１の材料の各フッ化物の沸点以上にすることで、各材料におけるエッチング速度が確保することができるため、温度が材料の各フッ化物の沸点以上とされる。加工対象物１に形成されたデバイスをダイシングする際の最高温度は２００℃であるため、温度は２００℃未満とされる。

本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第１の変形例では、加工対象物１の材料は、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかを含んでいてもよい。この場合、溝９を形成する工程では、ハロゲン系エッチングガスとしてプラズマレスの三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガスが用いられ、１０Ｐａ以上９０ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および材料の各フッ化物の沸点以上２００℃未満の温度で、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。これにより、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかを含む加工対象物１をエッチングすることできる。

続いて、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第２の変形例について説明する。第２の変形例として、加工対象物の切断予定ライン上に絶縁膜が形成される場合がある。この場合、絶縁膜の材料として、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかが用いられることがある。なお、ＳｉＮｘは、ＳｉＮ化合物を構成している原子数の比（組成）が化学式どおりに存在しているＳｉ_３Ｎ_４を中心にして組成比（ｘ）に幅を有している。ｘの値は、例えば１．０以上１．５以下であってもよい。この場合には、加工対象物（半導体基板）は、基板本体、機能素子および絶縁膜を含んでいる。

したがって、加工対象物の材料は、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかを含んでいる場合がある。この場合、溝を形成する工程では、ハロゲン系エッチングガスに無水フッ化水素（ＨＦ）が添加された状態で第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。ハロゲン系エッチングガスに無水フッ化水素（ＨＦ）が添加されたエッチングガスは、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）をエッチングすることができる。このため、エッチングガスはハロゲン系エッチングガスに無水フッ化水素（ＨＦ）が添加された状態とされる。

本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第２の変形例では、加工対象物の材料は、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかを含んでいてもよい。この場合、溝を形成する工程では、ハロゲン系エッチングガスに無水フッ化水素（ＨＦ）が添加された状態で第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。これにより、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかを含む加工対象物１をエッチングすることできる。

なお、上記の本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第１の変形例および第２の変形例でのプラズマレスでの複数のドライエッチング処理においては、各ドライエッチング処理の直前の減圧処理に比べて、ガス分子の体積密度が１０倍以上１００００倍以下の範囲で変化されてもよい。

続いて、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第３の変形例について説明する。第３の変形例として、加工対象物の切断予定ライン上にＴＥＧおよび絶縁膜が形成される場合がある。この場合、ＴＥＧの材料として、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかが用いられ、絶縁膜の材料として、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかが用いられることがある。

したがって、加工対象物の材料は、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかを含んでいる場合がある。この場合、溝を形成する工程では、エッチングガスとしてプラズマの四フッ化炭素（ＣＦ_４）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、三フッ化メタン（ＣＨＦ_３）、フッ化水素（ＨＦ）、酸素（Ｏ_２）の少なくともいずれかが用いられ、１０Ｐａ以上０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および２００℃未満の温度で、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。この圧力はチャンバー内の圧力である。この温度は加工対象物の温度である。

プラズマの四フッ化炭素（ＣＦ_４）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、三フッ化メタン（ＣＨＦ_３）、フッ化水素（ＨＦ）、酸素（Ｏ_２）は、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）をエッチングすることができる。このため、加工対象物の材料として珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）が用いられる。リモートプラズマの最高出力における圧力が０．８ＫＰａであるため、圧力は０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下とされる。

本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第３の変形例では、加工対象物の材料は、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかを含んでいてもよい。この場合、溝を形成する工程は、エッチングガスとしてプラズマの四フッ化炭素（ＣＦ_４）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、三フッ化メタン（ＣＨＦ_３）、フッ化水素（ＨＦ）、酸素（Ｏ_２）の少なくともいずれかが用いられ、１０Ｐａ以上０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および２００℃未満の温度で、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。これにより、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒酸化珪素（ＳｉＯＮ）および窒化珪素（ＳｉＮｘ）の少なくともいずれかを含む加工対象物をエッチングすることができる。

続いて、本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第４の変形例について説明する。第４の変形例として、加工対象物の切断予定ライン上にアルミニウム膜およびＴＥＧが形成される場合がある。この場合、アルミニウム膜の材料として、アルミニウム（Ａｌ）が用いられ、ＴＥＧの材料として、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかが用いられることがある。

したがって、加工対象物の材料は、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかを含んでいる場合がある。この場合、溝を形成する工程は、エッチングガスとしてプラズマの塩素（Ｃｌ_２）、臭化水素（ＨＢｒ）、塩化水素（ＨＣｌ）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）の少なくともいずれかが用いられ、１０Ｐａ以上０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および２００℃未満の温度で、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。この圧力はチャンバー内の圧力である。この温度は加工対象物の温度である。

プラズマの塩素（Ｃｌ_２）、臭化水素（ＨＢｒ）、塩化水素（ＨＣｌ）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）は、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）をエッチングすることができる。このため、加工対象物の材料としてアルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）が用いられる。

本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第４の変形例では、加工対象物の材料は、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかを含んでいる。溝を形成する工程は、エッチングガスとしてプラズマの塩素（Ｃｌ_２）、臭化水素（ＨＢｒ）、塩化水素（ＨＣｌ）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）の少なくともいずれかが用いられ、１０Ｐａ以上０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および２００℃未満の温度で、第１のドライエッチング処理および第２のドライエッチング処理が施されてもよい。これにより、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかを含む加工対象物をエッチングすることができる。

なお、上記の本発明の実施の形態に係る切断加工方法における第３の変形例および第４の変形例でのプラズマ放電での複数のドライエッチング処理においては、各ドライエッチング処理の直前の減圧処理に比べて、圧力の変動が１０％以上１００％以下の範囲に変化されてもよい。

また、ガス放電空間と基板設置空間を放電用圧力制御バルブで区切ったダウンストリームプラズマ処理の場合には、ガス放電空間の圧力が一定に維持されたまま、基板設置空間の圧力が放電圧力の１／１０以上１／１００００以下の範囲に変化されてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１加工対象物、３表面、４裏面、５切断予定ライン、７改質領域、９溝、１００レーザ加工装置、２００エッチング処理装置、２０１チャンバー、２０２ステージ、２０３圧力計、２０４温度計、２０５，２０７，２０８，２１１弁、２０６真空ポンプ、２０９，２１２流量コントローラー、２１０第１のガス供給装置、２１３第２のガス供給装置。

Claims

板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するための切断加工方法であって、
前記加工対象物に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物に改質領域を形成する工程と、
前記加工対象物に前記改質領域を形成した後に、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物に溝を形成する工程とを備え、
前記溝を形成する工程では、
前記加工対象物の表面から裏面に向かって第１のドライエッチング処理が施され、
前記第１のドライエッチング処理の後に、前記加工対象物が前記第１のドライエッチング処理時よりも減圧の雰囲気下に置かれる第１の減圧処理が施され、
前記第１の減圧処理の後に、前記加工対象物の前記表面から前記裏面に向かって第２のドライエッチング処理が施される、切断加工方法。
前記溝を形成する工程では、前記溝が前記加工対象物の前記表面から前記裏面に至るように形成されることにより、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物が切断される、請求項１に記載の切断加工方法。
前記溝を形成する工程では、
前記第２のドライエッチング処理の後に、前記加工対象物が前記第２のドライエッチング処理時よりも減圧の雰囲気下に置かれる第２の減圧処理が施され、
前記第２の減圧処理の後に、前記加工対象物の前記表面から前記裏面に向かって第３のドライエッチング処理が施される、請求項１または２に記載の切断加工方法。
前記溝を形成する工程では、前記第１のドライエッチング処理および前記第２のドライエッチング処理のそれぞれにハロゲン系エッチングガスが用いられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の切断加工方法。
前記ハロゲン系エッチングガスは、それぞれ三フッ化塩素、三フッ化窒素、六フッ化硫黄、フッ素、塩素、臭化水素、四フッ化炭素、八フッ化シクロブタン、三フッ化メタン、三塩化ホウ素の少なくともいずれかを含む、請求項４に記載の切断加工方法。
前記加工対象物の材料は、珪素、タングステン、チタン、窒化チタンおよびモリブデンの少なくともいずれかを含み、
前記溝を形成する工程では、前記ハロゲン系エッチングガスとしてプラズマレスの三フッ化塩素ガスが用いられ、１０Ｐａ以上９０ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および上記材料の各フッ化物の沸点以上２００℃未満の温度で、前記第１のドライエッチング処理および前記第２のドライエッチング処理が施される、請求項５に記載の切断加工方法。
前記加工対象物の材料は、二酸化珪素、窒酸化珪素および窒化珪素の少なくともいずれかを含み、
前記溝を形成する工程では、前記ハロゲン系エッチングガスに無水フッ化水素が添加された状態で前記第１のドライエッチング処理および前記第２のドライエッチング処理が施される、請求項６に記載の切断加工方法。
前記加工対象物の材料は、珪素、タングステン、チタン、窒化チタンおよびモリブデン、二酸化珪素、窒酸化珪素および窒化珪素の少なくともいずれかを含み、
前記溝を形成する工程は、エッチングガスとしてプラズマの四フッ化炭素、六フッ化硫黄、三フッ化メタン、フッ化水素、酸素の少なくともいずれかが用いられ、１０Ｐａ以上０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および２００℃未満の温度で、前記第１のドライエッチング処理および前記第２のドライエッチング処理が施される、請求項１に記載の切断加工方法。
前記加工対象物の材料は、アルミニウム、珪素、タングステン、チタン、窒化チタンおよびモリブデンの少なくともいずれかを含み、
前記溝を形成する工程は、エッチングガスとしてプラズマの塩素、臭化水素、塩化水素、三塩化ホウ素の少なくともいずれかが用いられ、１０Ｐａ以上０．８ｋＰａ（ａｂｓ）以下の圧力および２００℃未満の温度で、前記第１のドライエッチング処理および前記第２のドライエッチング処理が施される、請求項１に記載の切断加工方法。
前記加工対象物に前記改質領域を形成する工程では、前記表面側の前記改質領域の形成状態と、前記裏面側の前記改質領域の形成状態とが略同一となるように前記改質領域が形成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の切断加工方法。